数字输出电路及工业控制设备制造技术

技术编号:19222056 阅读:33 留言:0更新日期:2018-10-20 09:46
本实用新型专利技术提供了一种数字输出电路及工业控制设备,所述数字输出电路包括光耦、第一开关管、数字输出端口、第二电阻和过流保护单元,所述过流保护单元包括侦测子单元以及电压钳位子单元;所述侦测子单元的两端分别连接数字输出端口和电压钳位子单元的控制端;所述第二电阻串联连接在所述第一供电电源与第一电阻之间,所述电压钳位子单元在第一电阻和第二电阻连接点的电压大于或等于第一预设值且该电压钳位子单元的控制端电压大于第二预设值时将所述第一电阻和第二电阻连接点的电压钳位到第三预设值。本实用新型专利技术通过检测数字输出端口电压来钳位光耦输出电压,从而在不影响数字输出电路功能的同时,有效防止数字输出电路因短路、过流而损坏。

Digital output circuit and industrial control equipment

The utility model provides a digital output circuit and an industrial control device. The digital output circuit comprises an optical coupler, a first switch tube, a digital output port, a second resistance and an over-current protection unit. The over-current protection unit comprises a detection sub-unit and a voltage clamping sub-unit, and the two ends of the detection sub-unit are respectively. A control terminal connecting a digital output port and a voltage clamp subunit is connected in series between the first power supply and the first resistance, and the voltage of the voltage clamp subunit at the first resistance and the second resistance connection point is greater than or equal to the first preset value and the control terminal voltage of the voltage clamp subunit is large. The voltage of the connection point of the first resistance and the second resistance is clamped to the third preset value at the second preset value. The utility model clamps the output voltage of the optocoupler by detecting the voltage of the digital output port, thereby effectively preventing the damage of the digital output circuit due to short circuit and over current without affecting the function of the digital output circuit.

【技术实现步骤摘要】
数字输出电路及工业控制设备
本技术涉及电子设备领域,更具体地说,涉及一种数字输出电路及工业控制设备。
技术介绍
在工业控制设备中,数字输出电路(DigitalOutputCircle,简称DO电路)是应用最为广泛的电路,例如可以用于变频器或伺服电机控制器向上位机(例如PLC,即可编程逻辑控制器)传输高低电平状态信息以及脉冲信息等。一般来说DO电路会与上位机的数字输入电路(DigitalInputCircle,简称DI电路)连接,如图1所示。由于DO电路11和DI电路12之间的连线一般是人手工接线,存在对接线不清楚或者接线失误的问题,例如可能导致DO端口误接DI电路12的供电电源VCC(例如24V)的情况(该情况可以称之为短路)。若DO电路11的DO端口短路且输出三极管Q处于导通状态,则必然会使流入输出三极管Q的集电极的电流过大(该情况可以称之为过流),且此时供电电源VCC的电压会直接加在输出三极管Q的集电极和发射极之间,近似于供电电源VCC通过输出三极管Q对地短路,导致输出三极管Q功率远远超过其额定功率,瞬间会损坏输出三极管Q,且这种损坏是不可恢复的,从而导致该路数字输出电路失效。针对上述情况,目前主要在DO端口之前加入可恢复保险丝F1,如图1所示。然而,在DO端口之前加入可恢复保险丝F1时,由于可恢复保险丝F1是由于过流后发热导致断开,在断开过程中会持续短到几十毫秒,长到数秒的延迟时间。这段时间内,输出三极管Q必然会发热比较严重,并且由于可恢复保险丝F1的可恢复特性,会一直重复通断切换状态,从而输出三极管Q的温度并不会明显下降。虽然这种方式短时间不会损坏输出三极管Q,但是上述这种工作方式必然会大大降低输出三极管Q和可恢复保险丝F1的寿命,并且最终也会导致该路数字输出电路失效。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题在于,针对上述数字输出电路中因接线失误而影响第一开关管和可恢复保险丝寿命的问题,提供一种新的数字输出电路及工业控制设备。本技术解决上述技术问题的技术方案是,提供一种数字输出电路,包括光耦、第一开关管以及数字输出端口,且所述光耦输出端的集电极经由第一电阻连接到第一供电电源、发射极连接到所述第一开关管的控制端,所述数字输出电路还包括第二电阻和过流保护单元,且所述过流保护单元包括侦测子单元以及电压钳位子单元;所述侦测子单元的两端分别连接所述数字输出端口和所述电压钳位子单元的控制端;所述第二电阻串联连接在所述第一供电电源与第一电阻之间,所述电压钳位子单元在所述第一电阻和第二电阻连接点的电压大于或者等于第一预设值且所述电压钳位子单元的控制端电压大于第二预设值时将所述第一电阻和第二电阻连接点的电压钳位到第三预设值。在本技术所述的数字输出电路中,所述侦测子单元包括二极管,且所述二极管的阳极连接到所述电压钳位子单元的控制端,所述二极管的阴极连接到所述数字输出端口。在本技术所述的数字输出电路中,所述电压钳位子单元包括第三电阻和电源基准芯片,且所述电压钳位子单元的控制端由所述电源基准芯片的参考极构成;所述电源基准芯片的阳极连接参考地、阴极连接所述第一电阻和第二电阻的连接点、参考极连接所述二极管的阳极,所述第三电阻的两端分别连接所述电源基准芯片的阴极以及所述参考极。在本技术所述的数字输出电路中,所述电压钳位子单元包括第四电阻、第二开关管以及二极管组;所述第二开关管的第一端连接所述第一电阻和第二电阻的连接点、第二端经由所述二极管组连接参考地、控制端连接所述二极管的阳极,所述第四电阻的两端分别连接所述第二开关管的第一端以及控制端。在本技术所述的数字输出电路中,所述第二开关管为三极管,且所述第二开关管的集电极连接所述第一电阻和第二电阻的连接点、发射极经由所述二极管组连接参考地、基极连接所述二极管的阳极。在本技术所述的数字输出电路中,所述电压钳位子单元包括第五电阻、第三开关管以及比较器;所述比较器的正相输入端连接所述二极管的阳极、反相输入端连接基准电压、输出端连接第三开关管的控制端;所述第三开关管的第一端连接所述第一电阻和第二电阻的连接点、第二端连接参考地;所述第五电阻的两端分别连接所述第一电阻和第二电阻的连接点以及所述比较器的正相输入端。在本技术所述的数字输出电路中,所述电压钳位子单元包括第六电阻和第七电阻,且所述第六电阻和第七电阻串联连接在第二供电电源和参考地之间,并由所述第六电阻和第七电阻的连接点向所述比较器的反相输入端输出基准电压。在本技术所述的数字输出电路中,所述第三开关管为三极管,且所述第三开关管的集电极连接所述第一电阻和第二电阻的连接点、发射极连接参考地、基极连接所述比较器的输出端。在本技术所述的数字输出电路中,所述第三开关管为N沟道金属氧化物半导体场效应管,且所述N沟道金属氧化物半导体场效应管的漏极连接所述第一电阻和第二电阻的连接点、源极连接参考地、栅极连接所述比较器的输出端。本技术还提供一种工业控制设备,包括如上所述的数字输出电路。本技术的数字输出电路及工业控制设备,通过过流保护单元检测数字输出电路的数字输出端口电压来钳位光耦输出电压,从而在不影响数字输出电路功能的同时,有效防止数字输出电路因短路、过流而损坏。本技术具有结构简单、成本较低的优点。附图说明图1是现有工业控制设备中数字输出电路与数字输入电路的示意图;图2是本技术数字输出电路实施例的示意图;图3是本技术本技术数字输出电路中过流保护单元的示意图;图4是本技术本技术数字输出电路中过流保护单元第一实施例的示意图;图5是本技术本技术数字输出电路中过流保护单元第二实施例的示意图;图6是本技术本技术数字输出电路中过流保护单元第三实施例的示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。如图2、3所示,是本技术数字输出电路实施例的示意图,该数字输出电路可应用于工业控制设备(例如变频器或伺服电机控制器等)中,并可向上位机(例如PLC,即可编程逻辑控制控制器)传输高低电平状态信息以及脉冲信息等。本实施例中的数字输出电路包括光耦U1、第一电阻R1、第一开关管Q1(具体可采用三极管等)、数字输出端口DO、第二电阻R2以及过流保护单元2,上述光耦U1输出端的集电极经由串联连接的第一电阻R1和第二电阻R2连接到第一供电电源(+24V)、发射极连接到第一开关管Q1的控制端(第一开关管Q1连接在数字输出端口DO和参考地COM之间)。过流保护单元2包括三个对外端口,且第一对外端口21连接到第一电阻R1和第二电阻R2连接点,第二对外端口22连接到数字输出端口DO,第三对外端口23接地。过流保护单元2具体可包括侦测子单元24以及电压钳位子单元25。侦测子单元24的两端分别连接第二对外端口22(即数字输出端口DO)和电压钳位子单元25的控制端;电压钳位子单元25在第一对外端口21(即第一电阻R1和第二电阻R2连接点)的电压大于或者等于第一预设值且该电压钳位子单元25的控制端电压大于第二预设值时将第一对外端口21的电压钳本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种数字输出电路,包括光耦、第一开关管以及数字输出端口,且所述光耦输出端的集电极经由第一电阻连接到第一供电电源、发射极连接到所述第一开关管的控制端,其特征在于,所述数字输出电路还包括第二电阻和过流保护单元,且所述过流保护单元包括侦测子单元以及电压钳位子单元;所述侦测子单元的两端分别连接所述数字输出端口和所述电压钳位子单元的控制端;所述第二电阻串联连接在所述第一供电电源与第一电阻之间,所述电压钳位子单元在所述第一电阻和第二电阻连接点的电压大于或等于第一预设值且所述电压钳位子单元的控制端电压大于第二预设值时,将所述第一电阻和第二电阻连接点的电压钳位到第三预设值。

【技术特征摘要】
1.一种数字输出电路,包括光耦、第一开关管以及数字输出端口,且所述光耦输出端的集电极经由第一电阻连接到第一供电电源、发射极连接到所述第一开关管的控制端,其特征在于,所述数字输出电路还包括第二电阻和过流保护单元,且所述过流保护单元包括侦测子单元以及电压钳位子单元;所述侦测子单元的两端分别连接所述数字输出端口和所述电压钳位子单元的控制端;所述第二电阻串联连接在所述第一供电电源与第一电阻之间,所述电压钳位子单元在所述第一电阻和第二电阻连接点的电压大于或等于第一预设值且所述电压钳位子单元的控制端电压大于第二预设值时,将所述第一电阻和第二电阻连接点的电压钳位到第三预设值。2.根据权利要求1所述的数字输出电路,其特征在于,所述侦测子单元包括二极管,且所述二极管的阳极连接到所述电压钳位子单元的控制端,所述二极管的阴极连接到所述数字输出端口。3.根据权利要求2所述的数字输出电路,其特征在于,所述电压钳位子单元包括第三电阻和电源基准芯片,且所述电压钳位子单元的控制端由所述电源基准芯片的参考极构成;所述电源基准芯片的阳极连接参考地、阴极连接所述第一电阻和第二电阻的连接点、参考极连接所述二极管的阳极,所述第三电阻的两端分别连接所述电源基准芯片的阴极以及所述参考极。4.根据权利要求2所述的数字输出电路,其特征在于,所述电压钳位子单元包括第四电阻、第二开关管以及二极管组;所述第二开关管的第一端连接所述第一电阻和第二电阻的连接点、第二端经由所述二极管组连接参考地、控制端连接所述二极管的阳极,所述第四电阻的两端分...

【专利技术属性】
技术研发人员:安普风李培伟柏子平
申请(专利权)人:苏州汇川技术有限公司
类型:新型
国别省市:江苏,32

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